JPH0192000A - Ｃｉｐ成形用ゴム型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粉末冶金、セラミックス等、粉体を取り扱う産
業分野において、該粉体をＣＩ　Ｐ　　（Ｃｏｌｄｌ５
ｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ；冷間等方圧縮）成形する
際に用いられるゴム型に係り、特に効率の低下を招かず
に製品となる成形体の割れを防止しつつ高品質なＣＩＰ
成形体を製造するための上記ゴム型に関するものである
。

（従来の技術） 金属粉末、セラミックス等の各種粉体を６０〜９０％程
度の緻密さに固化する手段としてＣＩＰ装置が屡々用い
られている。第５図はかかるＣＩＰ装置の概要を示して
おり、図示の如く上下を上蓋θω、下！（１１）で蓋止
した圧力容器（９）と、該圧力容器（９）内に圧媒、主
として水を高圧で充満させるための増圧機（１３）を具
えて構成されていて、ゴム型（１）内に充填した粉体（
５）を栓（２）により閉鎖しシールテープ（６）で封止
した後、圧媒タンク（１２）より圧力容器（９）内に充
満された圧媒中に設置し、圧媒を増圧機（１３）により
昇圧することにより圧媒の作用でゴム型（１）内の粉体
（５）を等方的に圧縮成形し、その後、圧媒を常圧まで
減圧すれば６０〜９０％の緻密さを有する成形体として
回収することができる。

ところで、かかるＣＩＰ処理において、その問題点の１
つは成形体の形状を目的形状に制御することにあるが、
このためにはキャビティ内形状の形崩れを起こし難いこ
とを考え、同形状の維持。

制御の容易な硬質ゴム、例えばポリウレタン製のゴム型
を用いることが効果的とされている。

しかしながら、このような硬質ゴム製のゴム型は弾性的
な復元力が軟質ゴム型１例えば天然ゴムに比べて大きい
ため、圧縮成形後の除荷の際にゴムの弾性力により成形
体が破壊され易いという問題を誘起する。第６図はこの
ことを模式的に示した図であり、（Ｂ）の過程において
加圧されるとき、ゴム型（１）の内面には圧媒の作用に
より成形体の表面に押しつけられ、ゴムの一部は成形体
の表層に喰い込んで両者が（Ｃ）図の如＜Ｐ’、Ｐで固
着し一部結合された状態となる。このため除荷時にゴム
型が弾性力により元の形状に復元しようとすると、（Ｃ
）ｉＭ程に示すように成形体内部に引張りの応力（ｆ）
が発生し、これが原因となって（Ｄ）過程に見られるよ
うに成形体（Ｍ）に割れ（７）を生じるのである。

そこで、かかる問題に対処し、これを解決すべ（除荷時
における圧媒の減圧速度を低速化し、除荷時における成
形体とゴム型間の剥離を徐々に促しつつ割れを防止する
方法が提案されている。

しかし上述した成形体中の割れ発生の有無は我々の知見
によれば成形体の強度、ゴム型の弾性的な復元力および
ゴム型と成形体間の固着力の３者の大小関係により決定
される。即ち、ゴム型の復元力又はゴム型成形体間の固
着力のいずれかが前記３者のうち最小となれば割れは発
生せず、成形体の強度が他の２者のいずれよりも小さく
なれば除荷方法の如何を問わず割れが発生する。

しかも、一方、最近の技術動向として、粉体粒子の形状
は球形状などの規則形状を有するものが増大しているが
、このような規則形状粉末は粉末粒子相互間の絡み合い
による結合が期待できないため、成形性に乏しく、また
成形体自身の強度も低い。そのため、このような規則形
状粉末を成形しようとする場合、成形圧力をできるだけ
高める必要が生じるが、成形圧力を高めれば、高める程
、ゴム型の成形体表層への喰い込みが生じ、成形体とゴ
ム型の間の固着力は増大する傾向にある。

このように最近の動向として成形体強度が益々低下する
一方、ゴム型と成形体間の固着力は増大する傾向にあり
、従来型の硬質ゴム型を使用する限り、たとえ除荷時の
減圧速度をいかに低速化しても割れを防止することは困
難となって来ている。

また、たとえ、ある程度、成形体強度が確保できる場合
、即ち、成形体強度がゴム型との固着力を上廻り確保で
きる場合においても除荷時の減圧速度を低下させること
は生産効率の著しい低下を招くため好ましいことではな
い。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は叙上の如き実状に鑑み、ＣＩＰ処理処理源圧速
度を低下させることなく、成形体中の割れ発生を未然に
防止することが出来るゴム型の形成を課題とするもので
ある。

本発明者らはかかるゴム型の形成を検討するにあたり、
軟質ゴム型についても併せ考察を重ね、その過程におい
て軟質ゴム型は割れを生じない反面、形状制御に問題を
有していることを知見した。

しかし、かかる軟質ゴム型は従来の硬質ゴム型の弱点を
カバーするには充分であり、利用の如何によっては従来
の硬質ゴム型の改善に役立つことも分かった。

かくして本発明は上記の如き硬質ゴム型の長所。

軟質ゴム型の長所を巧みに結合することにより、従来の
硬質ゴム型のもつ欠点を解消し、改善されたＣＩＰ成形
用ゴム型を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） しかして、上記目的に適合する本発明成形用ゴム型は （１）硬質ゴム型内部に移動可能なゴム板又は箔を配し
、成形体をこのゴム板又はゴム箔に固着させ載荷時に外
周のゴム型のみを復元させる。

〔２）硬質ゴム型両端部の栓を金属製にして、この部分
への成形体の固着を防止する。

（３）硬質ゴム型内部に軟質のゴム袋を配し、復元力の
弱い軟質ゴム袋に成形体を固着させ、載荷時には外周の
硬質ゴム型のみを復元させる。

ことを主眼とし、これに立脚するものであって、その特
徴とするところは、前記する如き管状の硬質ゴム製ゴム
型と、該管状ゴム型両端の開口部に嵌合する一対の栓に
よってその基本的構成を形成すると共に、成形時、成形
体に接する前記管状ゴム型の内面又は／及び少なくとも
一方の栓の内面を前記成形体が固着しない材質をもって
形成するか、又は／及び前記管状ゴム型に比し弾性的復
元力が小さく、かつ成形体に対し剥離容易な材料を介装
せしめたことにある。

これをより具体的に大別すれば （１）管状の硬質ゴム製ゴム゛型と、該管状ゴム型両端
の開口部から挿入される板状又は箔状のゴム板及び前記
管状ゴム型両端の開口部に挿入される一対のゴム栓から
構成されること （２）管状の硬質ゴム製ゴム型と、該管状ゴム型の両端
開口部に嵌合される一対の金属製栓より構成されること （３）管状の硬質ゴム製ゴム型と、その両端開口部に嵌
合されるゴム製又は金属製の栓と、更に前記管状ゴム型
内に挿入される軟質ゴム型の袋状ゴム型より構成される
こと （４）管状の硬質ゴム製ゴム型と、その両端開口部に嵌
合されるゴム製又は金属製の栓と、前記管状ゴム型の内
面に沿って施した軟質ゴムの内張りより構成されること 等の各構成である。

ここで、上記何れの場合も管状ゴム型の断面形状は目的
とする製品の形状に適合する形状であれば、その如何を
問わず、又、ゴム型の材質、硬度は目的とする成形体製
品の強度に応じ適宜選択されるものであり、その数値は
特に限定されるものではない。

（作用） 次に上記の如き構成を有する本発明の作用態様について
説明する。

先ず、本発明ゴム型はその態様の如何にかかわらず構成
要素として硬質ゴム製のゴム型を含むものであり、これ
は管状ゴム型内部の形状は通常、目的とする製品の形状
及び粉末が充填後、成形体に圧縮される際の収縮率の両
者を考慮して決定されるものであるが、ゴム型の硬度が
軟質に過ぎると、粉末充填時に中央部が太鼓状に膨れ、
あるいは圧縮成形に際し、充填の不均一さに応じて局部
的な収縮率に差異が生じ、製品の表面に凹凸が生じるな
ど成形体形状の維持、制御に困難を生じるからである。

このため管状ゴム型としては硬質ゴム製としている。し
かし、上述の膨れの生じ易さは、充填される粉末の比重
および重量、更に管状ゴム型の長さと断面積の比などに
よって大きく異なり、粉末の重量が大きい程、また断面
積に比し長さが長い程、ふくれは生じ易くなる。このこ
とはまた、成形体表面の凹凸発生についても同様である
。

そこで、これを防止することが考えられるが、そのため
には要は管状ゴム型側壁に粉体を支えるに十分な強度を
持たせればよい。もし管状ゴム型側壁の強度が過度に高
い場合、Ｃ［Ｐ成形時に圧媒の圧力が十分、成形体に伝
播されず、成形が不十分になる等の問題を生じるため注
意を要する。

従って、管状ゴム型の材質及び硬度は以上の条件に応じ
て決定されるべきものであり、格別、限定されるもので
はない。

次にＣＩＰ成形時の割れ発生の原因について考察する。

ＣＩＰ成形時の割れ発生の原因は前述のようにゴム型の
弾性的な復元力によるものであるが、その発生形態には
概ね以下のような各場合が考えられる。

第１の形態は管状ゴム型の両端を閉塞するゴム栓の内面
に成形体が強く固着し、ＣＩＰ処理の減圧時に成形体内
部に管状ゴム型の長手方向と平行な方向に引張り応力が
作用し、成形体の長手方向と直角の方向に割れが生じ、
甚だしい場合には成形体が層状に分断される場合である
。

第２の形態は管状ゴム型の内側面に成形体が固着し、Ｃ
ＩＰ処理の減圧時に成形体内部で長手方向と直角な方向
に引づ長り応力が発生し、成形体内部に放射状の割れを
生じる場合である。

更に第３の形態は上記第１．第２の形態の混合の場合で
ある。

ところで、割れの発生形態が、上記第１ないし第３の何
れの形態をとるかは粉体の性状およびゴム型の材質の相
互から決定されるため一概に論じることはできないが、
経験的には上記第１の形態をとる場合が多く、次に第１
．第２両者の形態が混合され、成形体がざくろ状に割れ
る場合（第３の形態）の多いことが実験により知見され
た。

そこで、本発明は管状ゴム型両端の開口部から板状又は
箔状のゴム板を挿入しまたは管状ゴム型両端の開口部に
嵌合される一対の栓を金属製とすることにより上記形態
のうち、最も頻発し易い第１の形態を主として防止する
。

即ち、前者は栓の内側に板状又は箔状のゴムを配し、こ
れに成形体を固着させ、ＣＩＰ処理減圧時には板状又は
箔状ゴムと栓との間で両者を容易に剥離させ管状ゴム型
の弾性的な復元を容易ならしめると共に成形体中の長手
方向への引張応力発生、ひいては割れの発生を防止する
。

一方、後者は栓自体を金属製とし、固着の発生自身を防
止して上記と同様な作用を達成する。

なお、上記のゴム板、ゴム箔又は金属栓の材質は特に限
定していないが、上記の目的１作用に適合するものであ
れば十分である。又、ゴム板、ゴム箔は１枚でもよいが
、必要に応じ複数枚とすることもできる。

以上のようにゴム板、ゴム箔の場合と、金属栓の場合で
は若干、作用に差はあるが、効果は大同小異で、なかで
も金属栓を使用した場合には栓近傍のゴム型の変形能が
低下し、この部分の成形体の強度が若干低下する傾向に
ある。

次に本発明のうち、軟質ゴムを管状ゴム型の内部に使用
するものは主として前記第２及び第３の形態における割
れ発生を防止するものである。

即ち、成形体の全表面を復元力の弱い軟質ゴムで覆うこ
とによりＣＩＰ処理の圧縮時に成形体の全表面にこの軟
質ゴムを固着させ、減圧時に軟質ゴム外周部の硬質ゴム
のみを復元させると共に、成形体内部に発生する応力を
最小限（成形体の強度未満）に留め、割れ発生を防止す
る。

しかして、上記の各場合において製品となる成形体が両
端又は／及び側面にゴム板、ゴム箔又は軟質ゴムを固着
した状態で管状ゴム型より分離されるときは固着したゴ
ム板、ゴム箔または軟質ゴムは適宜、手操作等により比
較的容易に剥がし取ることができる。

なお、本発明はＣＩＰ処理の際の減圧時における減圧速
度に関係なく、その作用を奏し、従って減圧速度を低下
させることがなく、生産効率を犠牲に−！まず成形体の
割れを防止することを可能ならしめる。

（実施例） 以下、更に添付図面を参照し、本発明の詳細な説明する
。

第１図（イ）は本発明に係るゴム型の１例であり、管状
ゴム型（１）の形状を円筒形状とし、その上下開口部に
一対の栓（２）を嵌合すると共に、該管状ゴム型（１）
内部のキャビティー（３）に対向する上部栓（２）の内
側に１枚のゴム板（４）を挿入している。

第１図（ロ）は上記の如きゴム型を使用した場合におい
て、粉末（５）を充填した直後の状態（Ａ）。

ＣＩＰ装置内の加圧時（Ｂ）および圧媒の圧力除荷時（
Ｃ）の各状態を模式的に示す。

即ち、加圧時（Ｂ）状態において、図中のＰＺ＋Ｐ３の
各面に成形体（Ｍ）とゴム型面の間に強い固着が起こる
が、Ｐ、と栓（２）の間には固着が起こらないため、除
荷状態（Ｃ）に移行する過程においても成形体に応力が
発生せず、割れを防止することができる。

なお、ゴム板（］）はＩ１でもその効果が確認できるが
、第１図（Ｄ）の２３面にももう１枚のゴム板を配すれ
ば下方の栓（２）と成形体（Ｍ）の固着を防止できるの
で一層効果的である。

更に３枚以上のゴム板を挿入することは特に意味はない
にしても、やはり同様の効果を得ることができるので使
用枚数は限定されるものではない。

又、ゴム板（４）の厚さは前述のことから片面が成形体
に固着しても他面が栓（２）に固着しない厚さであれば
よく、実質的に０．１ｍｍ程度の箔からこれ以上の厚さ
を有するものであれば使用することができる。

なお、図中（６）はシールテープを示す。

次に上記回示例の構成にもとづき、実験した状況を明ら
かにする。

円筒状の管状ゴム型（１）にウレタンゴム（ＪＩＳ硬さ
８０）、栓（２）にクロロブレンゴム（ＪＩＳ硬さ６０
）、ゴム板（４）にイソプレンゴム（ＪＩＳ硬さ４０）
を各々選定して第１図（イ）に示すゴム型を作成し、不
活性ガスアトマイズ法により製造された球状のＡ　Ｉ２
−８　Ｆ　ｅ−４Ｃｒ合金粉末（平均粒度５０μｍ）を
５０００　ｋｇ／ｃｆ　ｒにてＣＩＰ成形した。

先ずゴム板（４）を挿入せずにＣＩＰ成形実験を行った
ところ、第６図に示したようにな層状の割れ（力が減圧
速度を低速化（数気圧〜数十気圧／秒）した場合におい
ても確認された。

次にゴム板（４）を上下に各１枚挿入し同様な実験を行
ったところ、減圧を最大限に速＜　（２０００気圧／秒
以上）行った場合においても割れの発生は認められず、
ゴム板（４）の挿入の効果が十分確認された。

第２図は本発明ゴム型の変形例の場合であり、管状ゴム
型（１）を円筒形状とし、栓（２）を金属製としている
。

この場合には金属製の栓（２）を用いることにより栓内
面と成形体表面の固着を防止できるため、前記と同様の
効果を得られる。

しかし、金属製の栓（２）は加圧時においても実質的に
変形しないため、第２図（ＩＩＩ）に示したように成形
体（Ｍ）は鼓状となり、成形体両端の成形強度の若干の
低下は避けられない。

又、第３図は本発明のもう１つの変形例の場合で管状ゴ
ム型（１）内に軟質ゴム型の袋からなるゴム型（７）が
分離可能に挿入されている。

この場合には成形体（Ｍ）は図中、Ｐ４で示す面以外の
すべての面で固着を起こさないため管状ゴム型（１）の
内面と固着し易い粉末を成形する場合の割れ防止に極め
て効果的である。

この第３図の実施例に関しても第１図同様、実際に実験
を行った。

円筒形状の管状ゴム型（１）としてウレタンゴム（硬度
８０）、栓（２）をクロロプレンゴム（硬度６０）。

さらにゴム袋（７）をイソプレンゴム（硬度３０）とし
て本発明ゴム型を作成した。

不活性ガスアトマイズ法で作成したＡ、　ｆｆ　−２０
３ｉ−６Ｃｕ−１−６Ｃｕ−４合金は脆いため従来のゴ
ム型を用いＣＩＰ成形したところざくろ状の割れを呈し
たが、上記本発明ゴム型では割れの発生は認められず、
ゴム袋（７）の効果が確認された。

なお、参考までに第１図、第２図のゴム型についても同
時に実験を行ったが、合金の脆さからＣＩＰ成形後の製
品に一部割れが認められ、脆い合金粉末によるＣＩＰ成
形ではゴム袋（７）の使用が有効であることが分かった
。

第４図は更に本発明の他の実施例として、軟質ゴム袋（
７）の開口部にゴム板（４）を配した場合を示している
。

この場合には成形体（Ｍ）の全表面は軟質ゴムに固着す
るが、復元力の大きな硬質ゴム製の外周部との固着が起
こらないため割れの発生を完全に防止することができる
。又、上記の外、軟質ゴム袋に代え、管状ゴム型の内面
に沿って軟質ゴム型の内張りを分離可能に施すことも本
発明の含むところである。

なお、上記の各場合において、成形体に固着したゴムは
成形体回収後、手操作でめくり取るようにして容易には
がし去ることができ、また剥がしたゴムの再利用も可能
である。また、場合によっては加圧によりゴム同志が結
合されるケースもあるが、この場合にはゴムの接触面に
ステアリン酸。

酸化亜鉛等の剥離材を塗布すれば効果的である。

（発明の効果） 本発明は以上のようなＣＥＰ成形用ゴム型であり、管状
の硬質ゴム製ゴム型と、成形体に固着しない材質又は上
記硬質ゴム製ゴム型に比し弾性的復元力が低く、成形体
に対し剥離容易な材料とを組み合わせたことにより硬質
ゴム製によるキャビティー内形状の維持、制御を確保し
て、成形性が悪く、成形体強度の低い粉体をＣＩＰ処理
する場合にも、ＣＩＰ処理時の減圧速度を低下させるこ
となく成形体中の応力発生、ひいては割れの発生を未然
に防止することができ、ＣＩＰ成形体製造時の生産効率
の向上ならびに不良品発生率の低減に顕著な効果が期待
される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の各実施例を示し、（イ）は
ゴム型の各概要断面図、（１７）は各対応する夫々のゴ
ム型を用いた粉末充填直後の状態（Ａ）。 ＣＩＰ装置内の加圧時（Ｂ）および圧媒の圧力除荷時（
Ｃ）の各状態を示す模式図である。 また、第５図はＣＩＰ装置の概要図、第６図は従来技術
の問題点を示すＣＩＰ成形時の各状態模式図である。 （１）・・・管状ゴム型、（２）・・・栓。 （４）・・・ゴム板、（５）・・・粉末。 （７）・・・ゴム袋、（Ｍ）・・・成形体特許出願人　
　株式会社　神戸製鋼所 ゛・−ノ 第１詔 （ロ） Ａ　　　　　　　　　Ｂ　　　　　　　　　　　Ｃ第２
図 （イ） 第３図 （イ） （ロ） Ａ　　　　　　　　　　５　　　　　　　　　　　　Ｃ
＄４区 ゝ２ （ロ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管状の硬質ゴム製ゴム型と、該管状ゴム型の開口部
   を嵌合により閉塞せしめる一対の栓を備え、かつ、成形
   時、成形体が接する管状ゴム型の内面又は／及び少なく
   とも一方の栓の内面を前記成形体が固着しない材質をも
   って形成するか、又は／及び上記内面に前記管状ゴム型
   に比し弾性的復元力が小さく、成形体に対し剥離容易な
   材料を介装せしめてなることを特徴とするＣＩＰ成形用
   ゴム型。 ２、管状の硬質ゴム製ゴム型と、該管状ゴム型の開口部
   を閉塞せしめる一対のゴム栓よりなるゴム型の前記管状
   ゴム型内に管状ゴム型の一端又は両端の開口部より板状
   又は箔状のゴム板を挿入せしめた特許請求の範囲第１項
   記載のＣＩＰ成形用ゴム型。 ３、管状の硬質ゴム製ゴム型と、該管状ゴム型の両端開
   口部を嵌合により閉塞せしめる一対の金属製の栓よりな
   る特許請求の範囲第１項記載のＣＩＰ成形用ゴム型。 ４、管状の硬質ゴム製ゴム型と、その両端開口部を閉塞
   せしめる栓からなるゴム型の内部に軟質ゴム製の袋状ゴ
   ム型を管状ゴム型と分離可能に挿入せしめた特許請求の
   範囲第１項記載のＣＩＰ成形用ゴム型。 ５、栓がゴム栓である特許請求の範囲第４項記載のＣＩ
   Ｐ成形用ゴム型。 ６、栓が金属栓である特許請求の範囲第４項記載のＣＩ
   Ｐ成形用ゴム型。 ７、管状の硬質ゴム製ゴム型の内面に沿って該管状ゴム
   型と分離可能な軟質ゴム型の内張りが施されている特許
   請求の範囲第１項ないし第６項の何れかの項に記載のＣ
   ＩＰ成形用ゴム型。